[发明专利]用于编辑植物中的组蛋白H3K4me3的SunTag系统、载体及编辑方法

说明书

本发明涉及表观编辑技术领域，具体而言，涉及用于编辑植物中的组蛋白H3K4me3的SunTag系统、载体及编辑方法。该系统包括连接有抗原蛋白GCN4的核酸内切酶的DNA序列、含有抗体蛋白scFv的效应蛋白的DNA序列以及引导RNA；核酸内切酶为失活的Cas9、失活的Cas12、失活的Cas13、失活的Cas14中的一种，效应蛋白为ATX1SET、SDG2蛋白或ATXR7蛋白。该SunTag系统通过抗原—抗体结合的方式，在单一位点上可以招募10个效应蛋白到靶位点工作，大大提高了编辑效率；首次实现了对植物中H3K4me3的精准编辑，为未来表观编辑技术在植物的应用打下基础。该编辑方法，具有编辑效率高、编辑效果好的优点。

技术领域

本发明涉及表观编辑技术领域，具体而言，涉及用于编辑植物中的组蛋白H3K4me3的SunTag系统、载体及编辑方法。

背景技术

生物体中包含大量的基因，基因是由DNA组成的一段核苷酸序列。对于不同的组织、时期和细胞形态的细胞而言，其基因表达的差异是受到表观遗传信息的调控的。迄今为止，表观遗传信息主要包括DNA的甲基化，RNA的甲基化和组蛋白的修饰等。随着表观遗传学的发展，表观遗传信息与基因表达之间的相关关系也逐渐被揭示，但是目前仍然缺乏有效地实验手段揭示表观遗传信息与基因表达之间的因果关系。表观遗传编辑工具是近年来开发的对表观遗传信息进行编辑的工具。与基因编辑不同，表观遗传编辑工具不改变DNA的序列，而是改变诸如DNA甲基化，RNA甲基化，组蛋白修饰等表观遗传信息。通过这些工具的开发，研究者不仅可以回答表观遗传信息与基因表达之间的因果关系，而且能通过精准调控基因的表达实现对生物表型的控制。

组蛋白是真核生物体细胞染色质与原核细胞中的碱性蛋白质，和DNA共同组成核小体结构。它们是染色质的主要蛋白质组分，作为DNA缠绕的线轴，并在基因调控中发挥作用。组蛋白H3是指组成核小体的组蛋白主要有H2A，H2B，H3和H4。其中组蛋白H3是被研究的最清楚和广泛的一类组蛋白。组蛋白修饰是指在组蛋白羧基端的链上，存在很多翻译后修饰，这些翻译后修饰参与了对基因的表达的调控和染色体的结构的调节。

H3K4me3为组蛋白H3的第四位赖氨酸的三甲基化修饰，该修饰常常与基因的激活表达相关。

目前，仅在动物中报道了H3K4me3的编辑技术，用到的蛋白是在dCas9蛋白后直接融合效应蛋白，即H3K4甲基转移酶。目前普遍认为这种方法由于招募到靶位点的效应蛋白的效率较低，进而导致编辑效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供用于编辑植物中的组蛋白H3K4me3的SunTag系统、载体及编辑方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种用于编辑植物中组蛋白H3K4me3的SunTag系统，所述SunTag系统包括连接有抗原蛋白GCN4的核酸内切酶、连接有抗体蛋白scFv的效应蛋白以及引导RNA；所述引导RNA可将所述连接有抗原蛋白GCN4的核酸内切酶、所述连接有抗体蛋白scFv的效应蛋白定位在待编辑的目标基因上；

其中，所述核酸内切酶为失活的Cas9、失活的Cas12、失活的Cas13、失活的Cas14中的一种，所述效应蛋白为ATX1蛋白的SET结构域、SDG2蛋白的SET结构域或ATXR7蛋白的SET结构域。

进一步，所述引导RNA包括四个RNA片段，分别为：如SEQ ID NO：10所示的guideRNA1、如SEQ ID NO：11所示的guideRNA2、如SEQ ID NO：12所示的guideRNA3以及如SEQ ID NO：13所示的guideRNA4。

进一步，所述连接有抗原蛋白GCN4的核酸内切酶为dCas9-10×GCN4，所述连接有抗体蛋白scFv的效应蛋白为scFv-sfGFP-ATX1SET。